Компоновка первого этажа

Петрозаводский Государственный  Университет

Строительный факультет

Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ  КОНСТРУКЦИЯМ

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 51401 группы

      Пономарев  Н.В.

Руководитель: Ягнюк Б. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Петрозаводск 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сравнение вариантов балочной клетки с расчётом листового настила, балок настила и вспомогательных балок

 

Требуется выполнить сравнение вариантов компоновки балочной клетки по следующим исходным данным:

Шаг  колонн в продольном направлении – L =14,5 м;

Шаг  колонн в поперечном направлении – B=6,5 м;

Число шагов в продольном и поперечном направлениях – 3×3;

Отметка верха настила – Н= 8,2 м;

Временная равномерно распределённая нагрузка – р_n=11,5 кН/м²;

Коэффициент надёжности по нагрузке – γ_f2=1,3;

Материал фундаментов – бетон класса В12,5.

Рисунок 1 - Исходные данные.

 

1. Балочная клетка нормального типа

 

Рисунок 2 - Схема балочной клетки нормального типа.

1.1.1 Расчёт стального настила

 

Согласно таблице 50* принимаем группу конструкций 3, класс стали С235 по ГОСТ 27772-88.

 

Рисунок 3 - Расчетная схема настила.

 

В соответствии с заданной нагрузкой принимаем  толщину настила  =8 мм.

Предварительно определяем Н/мм² и задаваясь n₀=125, получим , тогда l_d=232,2*t_d=232,2*0,8=185б8 см. Пролет настила равен шагу балок настила, т.е. l_d=а_d,тогда число шагов балок настила по главной балке будет:

n_d=

Нужно принять  целое, нечетное число. Возьмем 9 шагов. Определение шага балок настила: cм. Если шаг n=7,то: cм. Разница между принятой и расчетной величинами будет 207,1-161,1=46 см>12 см. .

Оставляем 9 шагов величиной 161,1 см.

 

Определим силу растяжения в настиле, на действие которой проверим сварные швы, прикрепляющие настил к поддерживающей его конструкции: Н/мм , по этому усилию определим катет сварных швов, которые выполняются на монтаже вручную электродами типа Э42.( по таблице 55^* СНиПа II-23-81; группа конструкций 3, район строительства II₄). Тогда по таблице 34^* СНиПа II-23-81 ; ;  ; ; :

 Н/мм

Н/мм , где =0,45*360=162Н/мм², -по таблице 51.

 мм, минимальный катет сварного шва =6мм. (табл. 38^*)

 

Принимаем минимальный  катет сварного шва  =6мм.

1.1.2 Расчёт  балки настила

 

Согласно таблице 50* принимаем группу конструкций 3, класс стали С235 по ГОСТ 27772-88

 

Рисунок 4 - Расчетная схема балки настила в балочной клетке нормального типа.

 

Постоянная  нагрузка от собственного веса настила:

g_n=0,8*78,5=62,8кг/ м²=0,628 кН/м²

Распределенная  нагрузка на погонный метр будет:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Максимальный  изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I33, имеющий основные характеристики: W_а=397 см³; I_а=9840см⁴; А=53,8 см²; t_f=11,2мм; t_w=7мм;  b_f=140 мм; ρ=42,2 кг/м.; h=330 мм.

Рисунок 5 - Балка настила в балочной клетке нормального типа.

 

Уточняем значение коэффициента : ; =0,847 в соответствии с таблицей 66 c₁=c_x=1,09

Выполняем проверку прочности балки:

МПа - условие выполняется.

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

- условие выполняется.

Расход стали  на: стальной настил – 62,8 кг/м²,

балку настила - =26,2 кг/м².

 

ВСЕГО – 89,0 кг/м².

 

 

2. Балочная клетка усложнённого типа.

Расчёт  стального настила.

 

Рисунок 6 - Схема балочной клетки усложненного типа

 

Принимаем 5 шагов вспомогательных балок по главной балке. В этом случае величина шага будет равняться , что укладывается в промежуток от 2,5 до 5 м. Принимаем настил такой же толщины, как и в первом случае t_d=8 мм. Тогда расчетный пролет настила l_d=185,8 см. Число шагов примем n_d=4, тогда .

1.2.1 Расчёт балки настила

Рисунок 7 - Расчетная схема балки настила.

 

Постоянная  нагрузка от собственного веса настила: g_n=0,628 кг/м²

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Максимальный  изгибающий момент: кНм

Требуемый момент сопротивления:

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I16, имеющий основные характеристики: W_а=109 см³; I_а=873 см⁴; А_а=20,2 см²; h=160 мм; t_f=7,8 мм; t_w=5,0мм;

ρ=27,3 кг/м.

                            Рисунок 8 - Балка настила в балочной клетке усложненного типа.

 

Уточняем значение коэффициента :

  ; =1,06 в соответствии с таблицей 66  c₁=c_x=1,07

Выполняем проверку прочности балки:

МПа - условие выполняется.

 

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

проверка  выполняется.

1.2.2 Расчёт вспомогательной балки

 

 Рисунок 9 - Расчетная схема вспомогательной балки.

 

При определении  нагрузки на вспомогательные балки, нагрузка от балок настила добавляется к весу настила и тогда постоянная нагрузка на 1м площадки будет равна:

стальной настил – 62,8кг/м ;

балка настила - кг/м ;

постоянная нагрузка кг/м

Распределительная нагрузка на вспомогательную балку:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Максимальный изгибающий момент: кНм

Требуемый момент сопротивления: см³

По ГОСТ 26020-83 принимаем ближайший больший двутавр 40Б2, имеющий основные характеристики: W_а=935,7 см³; I_а=18530 см⁴; А=69,72 см²; h=396 мм; t_f=11,5 мм; t_w=7,5мм; b_f=165 мм; ρ=54,7 кг/м.

Уточняем значение коэффициента :

  ; =0,83  в соответствии с таблицей 66  c₁=c_x=1,09

 

Выполняем проверку прочности балки:

МПа - проверка выполняется.

 

Проверка общей  устойчивости второстепенной балки:

Фактическое отношение свободной длины балки  к ее ширине:

Предельное  отношение:

;  9,8<20,07 – условие выполняется.

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

- условие выполняется

 

Расход стали  на:

стальной настил – 62,8 кг/м²,

балку настила – 16,8 кг/м²,

вспомогательную балку - кг/м²

ВСЕГО – 98,5 кг/м²

 

Таблица 1 - сравнения вариантов компоновки балочной клетки( разм.ячейки 14,5*6,5м)

 

№ варианта	Расход стали, кг			Кол-во  типоразмеров на ячейку	Кол-во мон. Единиц на яч.
	На 1м	на ячейку	в процентах
1	89,0	8388,25	100	1	10
2	98,5	9283,63	111	2	21

 

Для дальнейшей разработки выбираем 1-й вариант как более экономичный.

1.3 Компоновка и подбор сечения вспомогательных балок.

Рисунок 10 - Расчетная схема  второстепенной балки.

 

Расчет балки №1

 

Распределенная  нагрузка на погонный метр будет:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Рисунок 11 - Расчетная схема  второстепенной балки.

 

Максимальный  изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления: =561,9см³

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I33, имеющий основные характеристики: W_а=597 см³; I_а=9840 см⁴; А=53,8 см²; h=330 мм; t_f=11,2 мм; t_w=7,0 мм;

ρ=42,2 кг/м; b_f=140 мм;

 

Уточняем значение коэффициента :

  ; =0,85  в соответствии с таблицей 66  c_x=1,09

Выполняем проверку прочности балки:

МПа – условие выполняется.

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

- условие выполняется

 

Расчет балки №2

 

Распределенная  нагрузка на погонный метр будет:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Рисунок 12 - Расчетная схема  второстепенной балки.

 

Максимальный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления: =629,8см³

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I36, имеющий основные характеристики: W_а=743 см³; I_а=13380 см⁴; А=61,9 см²; h=360 мм; t_f=12,3 мм; t_w=7,5 мм;

ρ=48,6 кг/м; b_f=145 мм;

 

Уточняем значение коэффициента :

  ; =0,83  в соответствии с таблицей 66  c_x=1,10

Выполняем проверку прочности балки:

МПа – условие выполняется.

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

- условие выполняется

 

Расчет  балки №3

 

Распределенная  нагрузка на погонный метр будет:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Рисунок 13 - Расчетная схема  второстепенной балки.

 

Максимальный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления: =135,1см³

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I18, имеющий основные характеристики: W_а=143 см³; I_а=1290 см⁴; А=23,4 см²; h=180 мм; t_f=7,8 мм; t_w=5,0 мм;

ρ=18,4 кг/м; b_f=90 мм;

 

Уточняем значение коэффициента :

  ; =1,07  в соответствии с таблицей 66  c_x=1,066

Выполняем проверку прочности балки:

МПа – условие выполняется.

 

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

- условие выполняется

 

Расчет  балки №4

 

Распределенная  нагрузка на погонный метр будет:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Рисунок 14 - Расчетная схема  второстепенной балки.

 

Максимальный  изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления: =163,5см³

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I20, имеющий основные характеристики: W_а=184 см³; I_а=1840 см⁴; А=26,8 см²; h=200 мм; t_f=8,4 мм; t_w=5,2 мм;

ρ=21 кг/м; b_f=100 мм;

 

Уточняем значение коэффициента :

  ; =1,05  в соответствии с таблицей 66  c_x=1,069

Выполняем проверку прочности балки:

МПа – условие выполняется.

 

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки:

- условие выполняется

 

Расчет  балки №5

 

Распределенная  нагрузка на погонный метр будет:

Нормативная нагрузка: кН/м

Расчётная нагрузка:

 кН/м

Рисунок 15 - Расчетная схема второстепенной балки.

 

Максимальный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления: =81,7см³

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр I14, имеющий основные характеристики: W_а=81,7 см³; I_а=572 см⁴; А=17,4 см²; h=140 мм; t_f=7,5 мм; t_w=5,9 мм;

ρ=13,7 кг/м; b_f=73 мм;

Уточняем значение коэффициента :

  ; =1,12  в соответствии с таблицей 66  c_x=1,066

Выполняем проверку прочности балки:

МПа – условие выполняется.